專利名稱：一種多線切割機自動控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及機床加工領域，尤其涉及一種多線切割機自動控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
多線切割是指一種通過金屬絲的高速往復運動，把磨料帶入工件加工區(qū)域進行研磨，將半導體硅片等硬脆材料一次同時切割為數(shù)百片薄片的一種新型切割加工方法。它不同于傳統(tǒng)的刀鋸片、砂輪片等切割方式，也不同于先進的激光切割和內(nèi)圓切割，它的原理是通過一根高速運動的鋼線帶動附著在鋼絲上的切割刃料對硅棒進行摩擦，從而達到切割效^ ο硅片是半導體和光伏等領域的主要生產(chǎn)材料，硅片多線切割技術(shù)是目前世界上比較先進的硅片加工技術(shù)，在整個過程中，鋼線通過十幾個導線輪的引導，在主線軸上形成一張線網(wǎng)，而待加工工件通過工作臺的上升實現(xiàn)工件的進給。硅片多線切割技術(shù)與其他技術(shù)相比有效率高，產(chǎn)能高，精度高等優(yōu)點，因此是目前采用最廣泛的硅片切割技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多線切割機自動控制系統(tǒng)及方法，以解決多線切割設備高速運轉(zhuǎn)時，實現(xiàn)對張力的穩(wěn)定性控制以及加工工件一致性的問題。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出了一種多線切割機自動控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)是通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的一種多線切割機自動控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括工作臺伺服，用來根據(jù)預先設定的工藝參數(shù)，帶動被切割材料進行定位運動；主切割伺服，放線伺服，收線伺服，分別用來對切割、放線、收線的運動進行控制；張力傳感器，用來采集放線和收線的張力；PLC邏輯控制器，用來根據(jù)所述放線的張力和收線的張力，進行PID運算，調(diào)整所述放線伺服對主切割伺服的速度比和收線伺服對主切割伺服的速度比，實現(xiàn)所述主切割伺服，放線伺服和收線伺服的同比聯(lián)動。進一步優(yōu)選地，當預先設定的切割高度定位完成后，工作臺伺服自動停止系統(tǒng)運動。進一步優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括操作界面，用來預先設定系統(tǒng)的工藝參數(shù)。進一步優(yōu)選地，所述收線伺服側(cè)還包括排線伺服，所述排線伺服用來根據(jù)電子凸輪控制對使用過的鋼絲線進行往復排線。為了實現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，本發(fā)明實施例還提供了一種多線切割機自動控制方法，所述方法包括工作臺伺服根據(jù)預先設定的工藝參數(shù)，帶動被切割材料進行定位運動；分別對切割、放線、收線的運動進行控制，并分別采集放線和收線的張力；根據(jù)所述放線的張力和收線的張力，進行PID運算，調(diào)整所述放線伺服對主切割伺服的速度比和收線伺服對主切割伺服的速度比，實現(xiàn)所述主切割伺服，放線伺服和收線伺服的同比聯(lián)動。進一步優(yōu)選地，當預先設定的切割高度定位完成后，工作臺伺服自動停止系統(tǒng)運動。進一步優(yōu)選地，所述方法還包括所述工藝參數(shù)通過一操作界面預先設定。進一步優(yōu)選地，所述方法還包括，在所述收線伺服側(cè)還配置一排線伺服，所述排線伺服根據(jù)電子凸輪控制對使用過的鋼絲線進行收線的往復排線。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例的多線切割機自動控制系統(tǒng)及方法可實現(xiàn)切割、 放線和收線的同步比例聯(lián)動，使得多線切割時的張力穩(wěn)定性較高，從而加工工件的一致性較好，且本發(fā)明實施例的控制系統(tǒng)自動化程度更高，使用更加方便。


通過下面結(jié)合附圖對其示例性實施例進行的描述，本發(fā)明上述特征和優(yōu)點將會變得更加清楚和容易理解。圖1為本發(fā)明實施例多線切割機運動結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例一種多線切割機自動控制系統(tǒng)的組成示意圖；圖3為本發(fā)明實施例另一種多線切割機自動控制系統(tǒng)的組成示意圖；圖4為本發(fā)明實施例多線切割機自動控制系統(tǒng)運行流程圖；圖5為本發(fā)明實施例一種多線切割機自動控制方法流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。如圖1和2所示，為本發(fā)明實施例1的一種多線切割機自動控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括工作臺伺服，用來根據(jù)預先設定的工藝參數(shù)，帶動被切割材料進行定位運動；主切割伺服，放線伺服，收線伺服，分別用來對切割、放線、收線的運動進行控制；張力傳感器，用來采集放線和收線的張力；PLC邏輯控制器，用來根據(jù)所述放線的張力和收線的張力，進行PID運算，調(diào)整所述放線伺服對主切割伺服的速度比和收線伺服對主切割伺服的速度比，實現(xiàn)所述主切割伺服，放線伺服和收線伺服的同比聯(lián)動。進一步優(yōu)選地，當預先設定的切割高度定位完成后，工作臺伺服自動停止系統(tǒng)運動。進一步優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括操作界面，用來預先設定系統(tǒng)的工藝參數(shù)。進一步優(yōu)選地，所述操作界面可采用觸摸屏，以實時人工設定工藝參數(shù)。進一步優(yōu)選地，如圖3所示，所述收線伺服側(cè)還包括排線伺服，所述排線伺服用來根據(jù)電子凸輪控制對使用過的鋼絲線進行往復排線。多線切割機自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵在于主切割伺服、放線伺服和收線伺服的同步比例聯(lián)動，來保證放線側(cè)和收線側(cè)的張力平穩(wěn)，從而保證加工工件的質(zhì)量。在多線切割機的運行過程中，各軸要求高響應性和高穩(wěn)定性。可編程邏輯控制器PLC和各伺服作為主控，分別實現(xiàn)邏輯控制和運動控制。工作臺伺服根據(jù)設定的工藝參數(shù)，帶動被切割材料進行定位運動。當設定的切割高度定位完成后，自動停止系統(tǒng)運動。多線切割機的切割伺服作為系統(tǒng)主軸，依照預先設置的工藝參數(shù)進行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的往復運動。根據(jù)放線側(cè)張力測量值和收線側(cè)張力測量值(張力傳感器感測得到)，分別控制調(diào)整放線伺服對主切割伺服的速度比和收線伺服對主切割伺服的速度比，程序中使用 PID運算來實現(xiàn)，以保證張力值的穩(wěn)定性。優(yōu)選地實施方式下，系統(tǒng)收線側(cè)還配置有排線伺服，采用電子凸輪控制方法，對使用過的鋼絲線進行往復排線，從而收線時的排線可均勻的分布于繞線管中，以免發(fā)生堆積和交織。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例的多線切割機自動控制系統(tǒng)可實現(xiàn)切割、放線和收線的同步比例聯(lián)動，使得多線切割時的張力穩(wěn)定性較高，從而加工工件的一致性較好，且本發(fā)明實施例的控制系統(tǒng)自動化程度更高，使用更加方便。具體實施表明，本發(fā)明實施例的多線切割機最高可在500m/min參數(shù)下運行，主切割伺服達到1500r/min，張力自動調(diào)節(jié)，且穩(wěn)定在0. 3N以內(nèi)。張力控制平穩(wěn)，切割的材料表面光滑，厚度一致。如圖4所示，整個加工材料的切割過程如下首先，進行新線繞線，布局整個多線切割機的線網(wǎng)，在主線軸上形成切割網(wǎng)；然后進行張力標定，此時可根據(jù)經(jīng)驗值或系統(tǒng)設定的工藝參數(shù)進行張力標定；再進行張力同步，這是較為關(guān)鍵的地方，也可以根據(jù)以往的經(jīng)驗值或是切割料的特性，進行切割、放線和收線的張力同步，使系統(tǒng)的張力處于初始的平穩(wěn)狀態(tài)；此時可進行相關(guān)的一些工藝參數(shù)的設定，完成工藝參數(shù)的設定后，便開始切割材料的自動多線切割。如圖5所示，本發(fā)明實施例提供了一種多線自動切割的控制方法，所述方法包括工作臺伺服根據(jù)預先設定的工藝參數(shù)，帶動被切割材料進行定位運動；分別對切割、放線、收線的運動進行控制，并分別采集放線和收線的張力；根據(jù)所述放線的張力和收線的張力，進行PID運算，調(diào)整所述放線伺服對主切割伺服的速度比和收線伺服對主切割伺服的速度比，實現(xiàn)所述主切割伺服，放線伺服和收線伺服的同比聯(lián)動。進一步優(yōu)選地，當預先設定的切割高度定位完成后，工作臺伺服自動停止系統(tǒng)運動。多線切割機的自動控制的關(guān)鍵在于主切割伺服、放線伺服和收線伺服的同步比例聯(lián)動，來保證放線側(cè)和收線側(cè)的張力平穩(wěn)，從而保證加工工件的質(zhì)量。在多線切割機的運行過程中，各軸要求高響應性和高穩(wěn)定性?？删幊踢壿嬁刂破鱌LC和各伺服作為主控，分別實現(xiàn)邏輯控制和運動控制。工作臺伺服根據(jù)設定的工藝參數(shù)，帶動被切割材料進行定位運動。當設定的切割高度定位完成后，自動停止系統(tǒng)運動。多線切割機的切割伺服作為系統(tǒng)主軸，依照預先設置的工藝參數(shù)進行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的往復運動。根據(jù)放線側(cè)張力測量值和收線側(cè)張力測量值(張力傳感器感測得到)，分別控制調(diào)整放線伺服對主切割伺服的速度比和收線伺服對主切割伺服的速度比，程序中使用PID運算來實現(xiàn)，以保證張力值的穩(wěn)定性。進一步優(yōu)選地，所述方法還包括，在所述收線伺服側(cè)還配置一排線伺服，所述排線伺服根據(jù)電子凸輪控制對使用過的鋼絲線進行收線的往復排線，采用電子凸輪控制方法， 對使用過的鋼絲線進行往復排線，從而收線時的排線可均勻的分布于繞線管中，以免發(fā)生堆積和交織。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例的多線切割機自動控制方法可實現(xiàn)切割、放線和收線的同步比例聯(lián)動，使得多線切割時的張力穩(wěn)定性較高，從而加工工件的一致性較好，且本發(fā)明實施例的控制系統(tǒng)自動化程度更高，使用更加方便。需要注意的是，以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施方式
僅限于此，在本發(fā)明的上述指導下，本領域技術(shù)人員可以在上述實施例的基礎上進行各種改進和變形，而這些改進或者變形落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多線切割機自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括工作臺伺服，用來根據(jù)預先設定的工藝參數(shù)，帶動被切割材料進行定位運動；主切割伺服，放線伺服，收線伺服，分別用來對切割、放線、收線的運動進行控制；張力傳感器，用來采集放線和收線的張力；PLC邏輯控制器，用來根據(jù)所述放線的張力和收線的張力，進行PID運算，調(diào)整所述放線伺服對主切割伺服的速度比和收線伺服對主切割伺服的速度比，實現(xiàn)所述主切割伺服， 放線伺服和收線伺服的同比聯(lián)動。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，當預先設定的切割高度定位完成后，工作臺伺服自動停止系統(tǒng)運動。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括操作界面，用來預先設定系統(tǒng)的工藝參數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述收線伺服側(cè)還包括排線伺服，所述排線伺服用來根據(jù)電子凸輪控制對使用過的鋼絲線進行往復排線。
5.一種多線切割機自動控制方法，其特征在于，所述方法包括工作臺伺服根據(jù)預先設定的工藝參數(shù)，帶動被切割材料進行定位運動；分別對切割、放線、收線的運動進行控制，并分別采集放線和收線的張力；根據(jù)所述放線的張力和收線的張力，進行PID運算，調(diào)整所述放線伺服對主切割伺服的速度比和收線伺服對主切割伺服的速度比，實現(xiàn)所述主切割伺服，放線伺服和收線伺服的同比聯(lián)動。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，當預先設定的切割高度定位完成后，工作臺伺服自動停止系統(tǒng)運動。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括所述工藝參數(shù)通過一操作界面預先設定。
8.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述收線伺服側(cè)還配置一排線伺服，所述排線伺服根據(jù)電子凸輪控制對使用過的鋼絲線進行收線的往復排線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多線切割機自動控制系統(tǒng)，用于機床加工領域，所述系統(tǒng)包括工作臺伺服，用來根據(jù)預先設定的工藝參數(shù)，帶動被切割材料進行定位運動；主切割伺服，放線伺服，收線伺服，分別用來對切割、放線、收線的運動進行控制；張力傳感器，用來采集放線和收線的張力；PLC邏輯控制器，用來根據(jù)所述放線的張力和收線的張力，進行PID運算，調(diào)整所述放線伺服對主切割伺服的速度比和收線伺服對主切割伺服的速度比。本發(fā)明還提供了一種多線切割機自動控制方法，可實現(xiàn)切割、放線和收線的同步比例聯(lián)動，使得多線切割時的張力穩(wěn)定性較高，從而加工工件的一致性較好，且控制系統(tǒng)自動化程度更高，使用更加方便。
文檔編號G05B19/18GK102331740SQ20111019620
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者支峰 申請人:中達電通股份有限公司